Question

如圖所示，空間等間距分布著水平方向的條形勻強磁場，豎直方向磁場區域足夠長，磁感應強度B＝1T，每一條形磁場區域的寬度及相鄰條形磁場區域的間距均為d=0.5m，現有一邊長l=0.2m、質量m=0.1kg、電阻R＝0.1Ω的正方形線框MNOP以v₀=7m/s的初速從左側磁場邊緣水平進入磁場，求:

（1）線框MN邊剛進入磁場時受到安培力的大小F。

（2）若線框能穿過的條形磁場區域為n個，且n＞3，請用文字簡答線框通過2d的水平距離過程中其水平方向上做什么運動。

（3）線框從剛進入磁場到開始豎直下落的過程中產生的焦耳熱Q。

Answer 1

（1）2.8N

（2）線框通過2d的水平距離過程中其水平方向上分別做加速度減小的減速直線運動、勻速運動、加速度減小的減速直線運動、勻速運動。

（3）2.45J

解析:

（1）線框MN邊剛進入磁場時有：                    （1分）

                （1分），                   （1分）

              （3分）

（2）線框通過2d的水平距離過程中其水平方向上分別做加速度減小的減速直線運動、勻速運動、加速度減小的減速直線運動、勻速運動。                （4分）

（3）設線框豎直下落H時，速度為v_H

          由能量守恒得：         （2分）

          自由落體規律：                        （2分）

          解得：                 （1分）